Реферат: Астрономия

ПЕЙЗАЖИ МОЛОДОЙ ЛУНЫ

Постоянство узора темных пятен на лике Луны уже в древ­ности обратило на себя внимание и заставило сделать вывод, что Луна всегда обращена к Земле одной стороной. Иначе говоря, период обращения Луны вокруг Земли (27,3 суток) равен продолжительности лунных суток, то есть периоду вра­щения Луны вокруг ее воображаемой оси. Причина этого-факта заключается, по-видимому, в приливной эволюции Луны. Подобно тому как Луна вызывает на Земле приливы, также существуют «земные» приливы на Луне. Есть, конечно, су­щественное различие в этих явлениях. Приливы на Земле наблюдаются не только в гидросфере и атмосфере, но и в твер­дом теле планеты. Так, например, каждые сутки под ногами москвичей пробегает твердая приливная волна высотой 30 см. Луна, по-видимому, никогда не обладала сколь-либо заметной атмосферой и гидросферой. Но «твердые» приливы, порожден­ные Землей, на ней всегда существовали. В те времена, когда сутки на Луне были короче сидерического месяца, твердые приливные волны, пробегая по поверхности Луны, медленно, но неуклонно, тормозили вращение нашей спутницы. Два при­ливных горба (на обращенном к Земле и противоположном полушарии Луны) играли роль своеобразных «тормозных ко­лодок». Эта роль свелась к нулю лишь тогда, когда Луна пол­ностью «затормозилась», то есть приливные горбы перестали перемещаться по лунной поверхности. Вот в таком «затормо­женном» состоянии человечество и застало Луну, и лишь кос­монавтика позволила увидеть обратную сторону нашего естест­венного спутника.

Нарисованная картина требует уточнения, после которого мы и приступим к изучению молодой Луны. Если говорить строго, то Луна демонстрирует земному наблюдателю не по­ловину своей поверхности, а несколько большую часть. Она как бы слегка «покачивается» в двух направлениях и при этом земному наблюдателю немного приоткрывается то одна, то другая часть невидимого полушария Луны. Это явление

получило название либрации (от латинского librare — раскачи­вать) и в буквальном переводе означает именно «покачива­ние». Есть несколько причин либрации, или, точнее, несколько разновидностей либрации.

Либрация по долготе. Она вызвана тем, что вращение Луны вокруг оси совершается почти равномерно, тогда как обраще­ние Луны вокруг Земли совершается (по второму закону Кеп­лера) неравномерно. Из-за этого Луна периодически приот­крывает то восточную, то западную часть обратного своего полушария. Максимальное значение либрации по долготе составляет (в ту или другую сторону) 7°45.

Либрация по широте. Плоскость лунного экватора наклонена к плоскости эклиптики под углом 1°,5, а угол между лунной орбитой и эклиптикой близок к 5°. В результате наклон лунного экватора к лунной орбите близок к 6°,5. По этой при­чине, обращаясь вокруг Земли, Луна периодически «повора­чивает» к нам то южный, то северный свой полюс и потому нам частично приоткрываются околополярные зоны невидимого полушария Луны. Либрация по широте несколько уступает либрации по долготе и достигает ±6041/.

Параллактическая либрация. При вращении Земли наблю­датель перемещается в пространстве на тысячи километров и по этой причине может несколько «заглядывать» в невиди­мое полушарие Луны и тем самым наблюдать с Земли более 50% лунной поверхности. Это явление получило наименова­ние параллактическая либрация. Она невелика и составляет примерно 1°.

Точности ради стоит упомянуть еще о физической либрации. Если первые три разновидности либрации вызваны, в сущ­ности, геометрическими причинами (изменением расположения наблюдателя по отношению к Луне), то физическая либрация порождена некоторой, правда, незначительной, неравномер­ностью вращения Луны вокруг оси. Эта неравномерность объ­ясняется тем, что Луна не имеет строгой шарообразной формы, а слегка вытянута в направлении к Земле. «Покачивания» Луны, называемые физической либрацией, крайне незначи­тельны и составляют всего несколько минут дуги. И все же благодаря всем четырем либрациям земной наблюдатель видит не половину, а около 60% лунной поверхности.

В прошлом веке по наблюдениям «краевых» образований на лунном диске некоторые астрономы пытались себе пред­ставить гипотетический облик обратной стороны Луны. В ка­кой-то мере их метод напоминал метод Кювье, позволяю­щий по нескольким костям ископаемых животных представить себе внешний облик древних обитателей Земли. В отношении Луны, как мы теперь убедились, этот метод в целом оказался неудачным, хотя отдельные предсказания получились достаточно близкими к истине. Так, в популярной когда-то моно­графии о Луне Ю. Франца утверждается, что «на задней сто­роне Луны, позади ее северо-восточного края, севернее пояса морей, находится обширная, светлая, богатая кратерами воз­вышенность, совершенно лишенная морей»).

Наше знакомство с молодой Луной мы начнем с обзора краевых зон, расположенных вблизи лунного лимба. Продви­гаясь от северного полюса Луны (см. Приложение VII) вдоль лимба к югу, мы на самом краю лунного диска прежде всего встречаем вытянутую темную полоску — Море Гумбольдта. На глобусе это море выглядит слегка вытянутым овалом со средним поперечником порядка 200 км. Иную форму имеет Краевое Море, далеко уходящее в невидимое полуша­рие Луны. Хотя, как и Море Гумбольдта, оно кажется зем­ному наблюдателю узенькой полоской, на лунном глобусе видно, что Краевое Море имеет весьма неправильную форму с многочисленными «заливами» и наибольший его поперечник близок к 400 км. Следующее к югу за Краевым Морем лунное Море Смита по площади превосходит Море Краевое и в юж­ной части имеет на своем дне два крупных кратера, что хо­рошо видно на лунном глобусе. Наконец, Южное Море по пло­щади превосходит все предыдущие моря вместе взятые. Его дно усеяно крупными кратерами, а форма совсем неправильная.

На самом верхнем краю, или, точнее, на верхнем роге мо­лодой Луны при достаточно большом увеличении можно заме­тить неровности лимба. Это самая высокая горная цепь на Луне, получившая наименование гор Лейбница. Некоторые из вершин этих гор, близких к южному полюсу, вздымаются вверх почти на 10 км. Одна из них, самая высокая, при всех фазах Луны постоянно освещается Солнцем. Эта высочайшая лунная гора пока никак не названа. Было бы, вероятно, уме­стно и справедливо назвать ее пиком Циолковского — великого основоположника космонавтики. Если вспомнить, что по диа­метру Луна почти вчетверо меньше Земли, приходится при­знать, что лунная поверхность относительно гораздо более неровная, чем земная.

Интересно наблюдать краевые зоны Луны неоднократно, заглядывая при этом то в большей, то в меньшей степени в невидимое полушарие Луны. При таких наблюдениях лун­ный глобус особенно полезен — по нему можно установить, какие объекты невидимого полушария Луны временно оказы­ваются в зоне видимости земного наблюдателя.

Рассмотрим теперь в телескоп общую панораму лунного серпа. Главное, что бросается в глаза, — обилие кратеров, этих характернейших, наиболее распространенных форм лунного рельефа. Со времен Галилея и до наших дней дошли никогда не прекращавшиеся споры о происхождении кольцевых лун­ных гор. Успехи космонавтики, пожалуй, лишь обострили эту дискуссию. Выявилось, что на всех уровнях и при всех масш­табах «кратерность» — характернейшая черта лунной поверх­ности. Если в крупнейшие современные телескопы на поверх­ности Луны различимы кратеры поперечником в сотни метров, то космические автоматы и космонавты, посетившие Луну, обнаружили великое множество мелких и мельчайших кратеров с поперечниками в метры и даже сантиметры. Об­щее число всех лунных кратеров неисчислимо велико, но вряд ли все они имеют общее происхождение.

Есть две гипотезы о происхождении лунных кратеров. Одна из них, условно именуемая «метеоритной», полагает, что большинство (если не все) лунных кратеров образовалось при падении на Луну метеоритов. По земному опыту мы знаем, что, действительно, удар крупного метеорита о земную по­верхность приводит к образованию так называемого взрывного метеоритного кратера. При скорости соударения в не­сколько километров в секунду (и выше) метеорит взрывается в буквальном смысле этого слова. При ударе кристаллическая решетка твердого метеоритного тела разрушается и молекулы метеорита, уже не связанные друг с другом, напоминают молекулы сильно сжатого газа. Такой «газовый сгусток», есте­ственно, стремится расшириться и это расширение происходит взрывообразно. Подсчитано, что при скорости соударения 4 км/сек взрыв получается таким же мощным, как если бы ' взорвалось равное метеориту по массе количество тринитрото­луола. При большей скорости соударения выделение энергии при взрыве увеличивается в десятки раз.

За последнее время в различных районах Земли найдены крупные метеоритные кратеры, и по размерам и по форме напоминающие некоторые из крате­ров Луны.

Сторонники «вулканической» ги­потезы указывают на кальдеры — земные своеобразные формы вулка­нического происхождения, возника­ющие вследствие провала вулкани­ческого конуса, а иногда и части ок­ружающей местности. Любопытно, что при этом образуется котловина с крутым валом и ровным дном, напо­минающая лунный «цирк». Если вну­три кальдеры образуется новый вул­кан, он напоминает центральную торку лунных кратеров и аналогия с лунным рельефом становится еще более полной.

В настоящее время спор между сторонниками той и другой гипотезы потерял смысл. Оказалось, что в фор­мировании лунного рельефа прини­мали участие как внешние, так и внутренние факторы. Вероятно, мел­кие и мельчайшие кратеры имеют метеоритное происхождение, круп­ные кратеры (как правило) — «вул­каническое». Последнее слово мы по­ставили в кавычки не случайно — у нас пока отнюдь нет уверенности, что все или хотя бы некоторые цент­ральные горки лунных кратеров — бывшие или даже нынешние дейст­вующие вулканы. С другой стороны, формирование кольцевой горы на Луне не обязательно похоже на воз­никновение земных кальдер — здесь пока лишь есть общие аналогии и нет количественной или-даже хорошо обоснованной качественной теории. Впрочем, лун­ный мир таит в себе множество загадок и мы еще, по-видимому, далеки от правильного понимания всех обстоятельств, способст­вующих формированию современного лика Луны.

Обратим теперь наше внимание на некоторые наиболее при­мечательные кратеры. Чуть южнее Моря Гумбольдта виден крупный Лунный кратер -Эндимион. Поперечник его близок к 100 км, а дно совершенно ровное, лишенное центральной горки. Зато расположенные южнее Эпдимиона два лунных кратера, Атлас и Геркулес, морфологически представляют со­бою лунные образования иного типа. Внутри Геркулеса видно чашеобразное жерло, окруженное разбросанными вокруг лун­ками, столь же хорошо сохранившимися, как и это жерло. Вполне возможно, что из этих жерл и лунок извергалась лава д края лавового «озера» застыли, образовав вал кратера^)

Внутри кратера Атлас видны несколько свежих небольших кратеров-лунок, прерывистые гребни полузатопленных валов. Ло-видимому, извержения лавы происходили здесь неодно­кратно.

В гористой области, расположенной юго-восточнее пере­численных кратеров, найдите кратеры с центральными гор­ками. Из них типичны Эрстед, Франклин, Гемин, Клеомед. Из кратеров с ровным дном наиболее примечателен Гаусс, расположенный вблизи края лунного диска. Его поперечник превышает 130 км.

К югу от Моря Кризисов на краю Моря Плодо­родия (или Изобилия) обращает на себя внимание крупный кратер Лангрен (поперечник 160 км) с центральной горкой высотой 900 м. Еще крупнее кратеры Венделин, Петавий и Фурнерий, вместе с Лангреном образующие цепочку кольце­вых лунных гор, различимых даже в полевой бинокль. Вен­делин и Петавий имеют в поперечнике 136 км, Фурнерий не­сколько меньше—119 км. Вал последнего достигает высоты 3500 м. Но эти кратеры столь велики, что из их центра уви­деть кольцевой вал невозможно — дальность горизонта на Луне из-за сравнительно большой искривленности ее поверх­ности составляет всего 2,5 км (на Земле—4,8 км). Поэтому сказанное относится не только к исполинским лунным крате­рам, но и к кольцевым горам средних размеров. При большом увеличении внутри Венделина и на его западном наружном склоне можно различить несколько трещин, пронизанных не­большими, но многочисленными жерлами. Вряд ли можно сом­неваться, что образование такого рода трещин, этих разломов лунной коры, связано с вулканическими процессами.

Рассмотрим внимательно еще один крупный лунный кра­тер Жансен, находящийся северо-восточнее Фурнерия в очень гористой, испещренной кратерами местности. Образование это замечательно прежде всего размерами — поперечник Жан-сена 204 км\ Обратите внимание на сложную структуру дна кратера, на кратеры, сформировавшиеся там, где когда-то, по-видимому был древний вал Жансена. Картина эта характерна для многих районов Луны, где мы видим, как на валу круп-' ного кратера возникли меньшие, «паразитные», как их назы­вают, кратеры — образования, заведомо более молодые, чем основной крупных кратер. Вы можете в окрестностях Жан­сена найти немало подобных примеров. Они свидетельствуют о разном возрасте различных лунных образований, о постепен­ном формировании современного_лика Луны, процессе, растя­нувшемся йгГмиллиарды лет. Значит, на Луне есть образо­вания молодые; старые и очень~древние_и вряд ли можно сомневаться, что эволюция лунной поверхности отнюдь не за­вершилась в прошлом, но продолжается и поныне.

Известный советский исследователь Луны А. В. Хабаков различает следующие шесть периодов в эволюции поверхности Луны):

1. Первоначальный период, когда Луна была покрыта пер­вобытной корой с бугристой или гребнистой поверхностью. Ни­каких кольцевых гор в ту пору на Луне не было. Быть может, лишь отдельные, лишенные кратеров участки лунных «мате­риков» сохранили какие-то следы первоначального периода.

2. Древнейший период, последовавший за первоначальным, был периодом активного кратерообразования за счет главным образом внутренних, «эндогенных» сил. От этого периода следы также, по-видимому, не сохранились. Быть может, лишь «фестончатый» край Алтайских гор состоит из полуразру­шенных древнейших лунных кратеров.

3. Древний или алтайский период характерен опусканием значительных участков лунной коры, сопровождавшихся обиль­ными излияниями лавы. В этот период формировались древние «моря» Луны, ныне почти полностью исчезнувшие. Ал­тайский хребет, расположенный на материке, возможно, когда-то был берегом древнего моря, исчезнувшего в следующий период.

4. Средний иди птолемеевский период, когда снова, как и в древнейший период, началось интенсивное кратерообразование, сопровождавшееся исчезновением древних лунных мо­рей. Из старых кольцевых гор, возникших в ту эпоху, остался кратер Птолемей, а также ряд полузатопденных лавой кра­теров.

5. Новый или океанский период, отмечен новыми гранди­озными опусканиями лунной коры, затоплением лавой боль­шинства возникших до этого кратеров и, наконец, формиро­ванием современного пояса лунных морей со знакомыми нам очертаниями.

6. Новейший или коперниканский период характерен новым появлением кратеров на поверхности морей. Из этих мо­лодых, отлично сохранившихся кратеров с их резким релье­фом и расходящимися радиально от них светлыми лучами наи­более примечателен кратер Коперник, находящийся на поверх­ности Моря Дождей.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--